Urbana-Champaign İllinoys Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriYonca kimi paxlalılar rizobiya kimi tanınan simbiotik torpaq mikroblarını saxlayan kök nodülləri əmələ gətirir. Bu düyünlər bitkilərə və rizobiyaya fayda verən qida maddələrinin mübadiləsi yeridir. Kredit: Julie McMahon

Yeni bir araşdırmada elm adamları, soya paxlası kimi paxlalı bitkilərin rizobiya adlanan torpaq mikrobları ilə həyati qida maddələrini mübadilə etdiyi yeraltı kök düyünlərində baş verən mürəkkəb kimyəvi qarşılıqlı təsirlər haqqında yeni fikirlər əldə etmək üçün alət dəstlərindəki demək olar ki, hər vasitədən – genomika, transkriptomika, istixana təcrübələri və qabaqcıl statistik metodlardan istifadə etdi.

Milli Elmlər Akademiyasının materiallarında bildirilmişdir ki , onların tədqiqatı bakteriya populyasiyaları arasında sürətlə hərəkət edən və ev sahibi bitkilərdə daha çox bitki biokütləsini hərəkətə gətirən rizobial gen qruplarını müəyyən edib . Tədqiqatçıların fikrincə, ev sahibi və bakterial genomların qarşılıqlı əlaqəsini başa düşmək, rizosferi yaxşılaşdırmaqla bitki böyüməsini optimallaşdırmaq səylərinə kömək edəcəkdir .

İllinoys Urbana-Şampan Universitetinin bitki biologiyası professoru Katy Heath, İllinoys bitki biologiyası professoru Amyón ilə araşdırmaya rəhbərlik edən Katy Heath, “Eynən bizim kimi, bitkilər də mikroblarla doludur və bəziləri bir çox təkamül tarixinin çox yaxın qarşılıqlı əlaqə yaratdığı bu sıx birgə təkamüllü simbiozları təşkil edir” dedi.

“Soya, noxud və ya fıstıq kimi paxlalılar rizobiya ilə bu xüsusi əlaqələri inkişaf etdirir.”

Rizobial bakteriyalar atmosferdəki azotu bitkilərin istifadə edə biləcəyi formaya çevirərək onu “sabitləyir”, Heath deyib. Bunun müqabilində paxlalılar rizobiyaya karbonla zəngin şəkərlər verir, “bitkilər fotosintez edərkən bunu edir”.

Heath və onun həmkarları eyni anda bir və ya iki genin rolunu araşdırmaq əvəzinə, bu mübadilələrdəki variasiya haqqında daha qlobal bir anlayış əldə etmək istədilər.

Onlar yoncaya bənzəyən yonca bitkisinin yaxın qohumu olan paxlalı Medicago truncatula-nı Sinorhizobium meliloti rizobial bakteriyası ilə qoşalaşdıraraq, belə qarşılıqlı təsirləri öyrənmək üçün model sistemə müraciət ediblər.

İstixana təcrübəsində komanda hər bir M.truncatula bitkisini rizobiumun 20 ştamından biri ilə aşılayıb. S. meliloti ştammları bir-birindən genetik cəhətdən fərqlənir, lakin yenə də eyni növə aiddir. Heath dedi ki, bəzi suşlar ardıcıl olaraq daha çox bitki böyüməsi ilə nəticələndi. Bitkilər və mikroblar mübadilə yeri olan kök düyünləri əmələ gətirdikdən sonra tədqiqatçılar düyünləri qoparıb əlavə analiz üçün onları dondurdular.Kredit: Mişel Hassel

Komanda hər bir nodülün “transkriptomunu” təhlil etdi. Transkriptomlar bir orqanizm tərəfindən istehsal olunan bütün RNT-ni və ya bu halda iki orqanizmi ehtiva edir – ifadə olunan hər genin aydın mənzərəsini təqdim edir.

Tədqiqatçılar ən güclü bitki böyüməsi ilə əlaqəli düyünlərdə hansı bitki və bakteriya genlərinin daha yüksək səviyyədə ifadə edildiyini müəyyən etdikdən sonra, hər bir bakteriya ştammının yüksək keyfiyyətli istinad genomlarını ardıcıllıqla sıraladılar.

Heath, məlumatların təfsirinin çətin bir iş olduğunu söylədi.

“Bakteriyaların bizimkindən fərqli genetik prosesləri var” dedi. “Biz klassik genetikada valideynlərdən nəslə keçən şaquli miras xətti haqqında çox düşünürük – və onlar da bunu edirlər. Lakin sonra onlar eyni növ daxilində və ya müxtəlif növlər arasında digər bakteriyalarla toqquşduqda genləri üfüqi şəkildə dəyişdirirlər. Horizontal gen transferinin mürəkkəbliyi böyükdür.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .

S. meliloti iki DNT mənbəyinə malikdir: bölünən zaman “ana” bakteriyadan miras qalan böyük ilkin xromosom; və hər biri xromosomun təxminən yarısı qədər gen ehtiva edən iki nəhəng plazmid.

Plazmidlər xromosom DNT-dən daha mobil olan və bakteriyalara qonşularından yeni genlər əldə etməyə imkan verən üfüqi gen transferinin yeri olan dairəvi DNT parçalarıdır . Horizontal gen transferi hətta bakteriyalara rizobiyaya çevrilmələri üçün lazım olan genləri almağa imkan verir, Heath dedi.

Marshall-Colon və postdoctoral tədqiqatçı Rizwan Riaz, hansı rizobial genlərin daha güclü bitki böyüməsi ilə əlaqəli olduğunu müəyyən etmək üçün ətraflı statistik təhlillər və gen şəbəkəsinin modelləşdirilməsi apardılar. İstinad genomları hansı genlərin mövcud olduğunu və onların xromosom və ya plazmid DNT-də harada yerləşdiyini anlamaq üçün faydalı idi. Bu, maraq doğuran genlərin çoxunun plazmidlərdə bir araya toplandığı kəşfi ilə nəticələndi.

Şimali Dakota ştatının mikrobiologiya elmləri professoru və tədqiqatın həmmüəllifi Barney Geddesin rəhbərlik etdiyi sonrakı təcrübələr müəyyən edilmiş genlərin silinməsini əhatə edirdi. U. of I. mikrobiologiya aspirantı İvan Sosa Markes bu silinmələrin bitki böyüməsinə təsirini sınaqdan keçirərək müəyyən edilmiş genlərin bitki inkişafının gücləndirilməsi üçün vacib olduğunu təsdiqlədi.

“Biz bunların bütün paxlalılardakı bütün rizobiyalarda vacib genlər olduğunu söyləməyə çalışmırıq” dedi Heath. “Ancaq biz təbii seçmənin təsir etdiyi variasiya səviyyəsini başa düşürük.”

Tədqiqat S. meliloti genlərinin bir dəstinin geniş mənzərəsini təqdim edir, “sadəcə bəzi suşlarda olan və bir paxlalı bitki növünün böyüməsini sürətləndirir. Genlərin özləri bizim inkişaf etdirdiyimiz yanaşmadan daha az universal tətbiq olunur və bu, çox güman ki, bir çox digər sahələrə də tətbiq olunacaq” deyə Heath bildirib.

“Bizim diqqət yetirdiyimiz mikrob genetikasının bu aspektləri kənd təsərrüfatı məhsuldarlığı, heyvandarlığın inkişafı və insan sağlamlığı üçün vacib olanlardır” dedi.

“Məhz bu genlər hərəkət edir və biz bunun səbəbini bilmirik. Və onlar genomun qalan hissəsi ilə həqiqətən mürəkkəb üsullarla işləyirlər.”

Heath və Marshall-Colon, ABŞ-da Karl R.Vouz Genomik Biologiya İnstitutunun filiallarıdır.

Ətraflı məlumat: Marshall-Colón, Amy et al, Mobil gen qrupları və birgə ifadə olunan bitki-rizobium yolları simbiozda tərəfdaş keyfiyyət dəyişikliyinə səbəb olur, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2411831122 . doi.org/10.1073/pnas.2411831122

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları 

Urbana-Champaign İllinoys Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir